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エレクトロニクス・製造領域のタイトル画像

変化する「ものづくり」をリードする革新技術

エレクトロニクス・製造領域では、IT機器の大幅な省エネ化と高性能化の両立を可能とする世界トップ性能のデバイスの開発と、省エネ、省資源、低コストな産業活動の実現を可能とする革新的な製造技術の開発を目指します。さらに、先端エレクトロニクスを基礎としたセンシング技術と革新的製造技術を結びつけることによって超高効率な生産システムを構築し、わが国の産業競争力強化に貢献します。

重要戦略詳細

IT 機器の省エネ化と高性能化の両立を目指す

IT 機器によるエネルギー消費量は、急増するネットワークトラフィック量に後押しされて、増加の一途をたどっています。さらに、IT 機器において処理すべきデータ量も増大しており、機器の高性能化が求められています。産総研は、低消費電力で大容量通信が可能な光ネットワーク、極低電圧で動作する電子デバイス、リフレッシュ動作が不要な不揮発メモリーなどの開発を通じて、IT 機器の大幅な省エネ化を推進します。また、さらなる高性能化に向けた新しい半導体デバイス技術やコンピューティング技術の創出を目指します。これらを通じて、到来が予想されるIoT(Internet of Things)時代における膨大なデータの処理を実現可能にし、その省電力化、高効率化に貢献します。

IoT 時代に対応する製造およびセンシング技術を開発

インフラや生産設備といった現場がもつ情報を迅速・的確に収集し、収集したデータを効果的に処理して現場にフィードバックすることで、高信頼で高効率な社会システムが実現できます。また、安全・安心な暮らしを実現するためにも、インフラの異常や有害物質などを検知する技術が求められています。産総研は、新たなセンシング技術、センサーネットワーク技術、収集データ利用技術などを開発することで、しなやかさ・復元力(レジリエンス)と産業競争力の強化を目指した製造網(Web of Manufacturing)の実現、社会インフラの維持管理の効率化・高度化の実現に貢献します。

新たな設計・製造技術で、ものづくりにおける産業競争力強化を目指す

わが国の産業競争力強化と、産業活動による環境負荷低減を両立するためには、新しい製造技術が必要不可欠です。製造業における設計プロセスや、実際の製造プロセスをトータルで開発することにより製造業の高効率化が実現できます。産総研では、常に変化しうる多様なニーズに迅速に対応し、製品を省エネ、省資源、低コストで製造できる技術として、設計マネージメント技術、印刷デバイス技術、ミニマルファブ技術、MEMS デバイス技術の開発に取り組みます。

先進コーティング技術で課題解決へ

エレクトロニクス産業で用いられている半導体などの電子材料は、高度なプロセスによって積層化、集積化する必要がありますが、高温でのプロセスが必要な材料では、製造装置やプロセスの改良が課題です。高度機能をもつ電子部材は、絶縁性や耐食性などの緻密な表面処理が求められます。また、製造業においては、製品の高機能・高付加価値化と同時に生産コスト低減の両立が必要で、それを達成する革新的な製造プロセスが強く求められています。産総研では、パワーモジュール、燃料電池、構造材料といった、さまざまな産業用部材、基材に対し、自在にコーティングできる先進技術の開発を進めており、その技術を核に、コーティングに関するワンストップソリューションの提供を行っています。

エレクトロニクス・製造領域の体制図

最近の研究成果

世界最高レベルの広角の低反射性と防曇性を兼ね備えた光学部材を開発

広い波長帯域で広い入射角範囲の低反射率が実現できるモスアイ構造体をさらに越える、世界最高レベルの低反射特性と防曇効果を併せ持つナノ構造体を開発した。今回開発した技術は、モスアイ構造体と同様の機能をもつ反射防止ナノ構造体を射出成形で作製し、さらに、新たに開発した自己形成柱状成膜技術によりナノ構造体内部に柱状の構造体を形成する。これにより、広い入射角範囲で世界最高レベルの低反射特性が実現できる。(入射角60度での反射率は、モスアイフィルムに比べて1/7まで低減される。) さらに、この技術により、従来難しかった無機親水膜の超親水状態が長期間に渡って維持でき、防曇機能が発現できることが分かった。これらの特性から、高い視認性と防曇性が要求される大面積曲面車載パネルへの適用や、曲率半径の小さい超広角レンズへの適用などIoT技術への貢献が期待できる。

エレクトロニクス・製造領域の最近の研究成果の概要図

世界最高レベルの広い角度範囲で低反射特性を備えるパネル

高い強誘電性を有する窒化物強誘電体の薄膜化に成功

強誘電体の中で最も高い強誘電性を持つことが報告されている窒化アルミニウムスカンジウムについて、スカンジウムを低濃度にすることによって、従来よりも高い強誘電性を発現する膜の作製に成功した。さらに、10万分の1ミリメートル(10 nm)以下の窒化アルミニウムスカンジウム薄膜でも強誘電性があることを世界で初めて確認した。酸化ハフニウム等の従来の強誘電体では、複雑な形状の基材上への3次元の膜作製が必要だった。本成果によって、単純な構造で強誘電体の膜の作製ができるようになる観点からコストダウンが可能になる上、低消費電力で動作するIoT用の不揮発性メモリの実現が期待される。

エレクトロニクス・製造領域の最近の研究成果の概要図

電源から切り離したときに残る1 cm × 1 cmあたりの静電容量(残留分極値)と膜中のSc/(Sc+Al)比の関係

研究ユニット

製造技術研究部門

製造業の持続発展に寄与するスマート製造技術の研究開発

わが国の産業基盤としての製造業の持続発展・強化のため、材料・加工プロセス・設計・計測評価を一体とした研究開発に取り組んでいます。素材・材料に合わせた加工プロセスの最適化や複合化技術、機能設計や加工工程を含む設計情報技術、プロセスやプロダクトのその場計測・評価技術と設計や加工へのフィードバックなど、基礎的知見の集約から技術の統合・融合まで、製造技術の高度化に資する研究開発に取り組み、産業界へ新しいものづくりのコンセプトを提案、実証します。

また、地域産業の活性化を念頭においた公設試験研究機関や地域企業の技術と製造技術研究部門の技術やアイデアを結び付けた新たな製造ネットワークの構築と連携拠点の形成を推進します。

製造技術研究部門の研究イメージ画像

ものづくりの科学からスマート製造へ

研究拠点

つくばセンター(東)

所在地

〒305-8564 茨城県つくば市並木1-2-1
製造技術研究部門WEBサイト

デバイス技術研究部門

サイバーフィジカルシステムを高度化するエレクトロニクス・デバイス創成

集積回路に用いられる材料、デバイス、作製プロセス、設計、および解析評価に関するコア技術を創出し、大規模データを利活用するための低消費電力メモリ・ロジック回路の開発、三次元集積化を先導するとともに、AIチップ等の集積回路設計技術、非ノイマン型情報システム、非連続な技術革新をもたらす量子コンピューティングに向けたシリコン量子デバイスの創成にも取組んでいます。

また、変種変量生産に適した製造技術(ミニマルファブ)やマイクロ電子機械システム(MEMS)、超伝導検出器に関するコア技術開発等を通じて、社会ニーズに対応する各種高機能デバイスの実現、実用化を進めています。

これらの研究開発を推進するため、共用利用も可能なCMOS試作ライン、超伝導デバイス製造ライン(CRAVITY)、MEMSファウンドリー、ミニマルファブラインを運用しています。

当部門は、これらの成果の産業界や社会への橋渡しを実行し、わが国の半導体関連産業等の競争力を強化し、サイバーフィジカルシステムの高度化に貢献していきます。

デバイス技術研究部門の研究イメージ画像

等電子トラップを利用したSi量子ビット(上左)、低電圧動作トランジスタ(上右)多品種少量生産に適したミニマルファブ装置群(下左)超低消費電力・高感度MEMS振動センサ(下右)

研究拠点

つくばセンター(中央、西、東)

参画する技術研究組合

  • 技術研究組合NMEMS 技術研究機構
  • 技術研究組合次世代3D積層造形技術総合開発機構

所在地

〒305-8568 茨城県つくば市梅園1-1-1 中央第2
電話:029-861-3483 FAX:029-861-5088
デバイス技術研究部門WEBサイト

電子光基礎技術研究部門

理論・材料から、素子・システムまで

私たちの社会は様々な情報処理機器と情報ネットワークによって支えられており、それらはいまや、電気や交通網と同じ、社会インフラ・生活インフラとなっています。この「サイバー空間」と私たちの現実世界をつなぐ役割を担っているのは電子と光です。

電子光基礎技術研究部門では、情報の処理・記録・センサ・ディスプレイなどの電子と光にかかわる技術の研究開発を進めています。また、光や電子の特性を生かした新たな科学技術分野の創出、省エネルギー技術の開発、医療や製造技術につながる技術の開発にも取り組んでいます。

電子光基礎技術研究部門の研究イメージ画像

新規鉄系超伝導体の結晶構造と超伝導特性

研究拠点

つくばセンター(中央)

所在地

〒305-8568 茨城県つくば市梅園1-1-1 中央第2
電話:029-861-3490 FAX:029-861-5627
電子光基礎技術研究部門WEBサイト

先進コーティング技術研究センター

多様な産業用部材に適用可能な表面機能付与技術の開発

近年、エレクトロニクス、環境エネルギー、医療、交通インフラ分野などでは、高性能・高機能な部材・デバイス開発が求められています。これを実現するには、多様な基材に機能材料を信頼性高く積層、高集積化する技術と同時に生産コストの低減を両立する先進コーティング技術が必要不可欠になっています。

当センターでは、金属、ガラス、セラミックス、樹脂材料に対し、自在に異種材料を積層できる先進コーティング技術の開発を進めており、その技術を核に、エネルギー・環境部材、電子部品、パワーデバイス関連部材、センサ、各種電池デバイス、半導体製造装置、生体・インプラント部材などに至る幅広い分野に関する技術開発に対して、低コストで高機能・高性能・高耐久性を可能とする部材・デバイス開発のソリューションを提供しています。

先進コーティング技術研究センターの研究イメージ画像

研究拠点

つくばセンター(中央、東、西)

参画する技術研究組合

  • 先進コーティングアライアンス(ADCAL)

所在地

〒305-8565 茨城県つくば市東1-1-1 中央第5
〒305-8564 茨城県つくば市並木1-2-1 つくば東
先進コーティング技術研究センターWEBサイト

センシングシステム研究センター

生活の安全・安心を支える高性能センシングの開発拠点

あらゆる人が質の高いサービスを受けられ、活き活きと快適に暮らすことのできる超スマート社会(Society5.0)の構築には、サービスの基となる情報の取得が重要であり、そのための高度センシング技術の開発が求められています。センシングの対象は自動車や工場などの機械システムや、道路や橋などのインフラ、職場や生活環境などさまざまです。中でも、日常生活環境におけるウイルスなどの病原体からの脅威や、人々の心身で感じている快適さや苦痛といった感性など、対象が見えないもののセンシングは困難を伴います。

当研究センターでは、生産・移動などの機械システム・社会システム情報に加え、これら人々の内面情報、生活環境情報などを見える化し、安全・安心で心身ともに健康で、活力のある豊かな暮らしに貢献する高度センシング技術の開発を目指します。

センシングシステム研究センターの研究イメージ画像

光MEMSセンサ(上左)、ウェアラブルセンサ(上右)、インフラモニタリング(下)

研究拠点

つくばセンター(中央、東)、九州センター

所在地

〒305-8565 茨城県つくば市東1-1-1 中央第5
電話:029-861-4516 FAX:029-849-1047
センシングシステム研究センターWEBサイト

新原理コンピューティング研究センター

量子コンピューター等の非ノイマン型コンピューティング技術の実現を目指して

日本が目指す未来社会「Society 5.0」では、クラウドコンピューティングおよびエッジコンピューティングの両方において情報処理量の爆発的な増大が見込まれています。しかし、デジタル回路技術とノイマン型コンピューティングをベースとする従来の情報処理技術だけでは、将来的に情報量増大への対応は困難になると予想されています。

そこで新原理コンピューティング研究センターでは新しい物理原理に基づく非ノイマン型コンピューティング技術を開発し、従来技術では達成できないような飛躍的な情報処理能力の向上によりSociety 5.0の実現に寄与することを目指します。具体的には、超伝導量子ビットを用いた量子コンピューティング技術、スピントロニクス素子技術を活用した脳型(ニューロモルフィック)コンピューティング回路、情報処理および通信の省電力化のための電圧駆動型不揮発性メモリVC-MRAMなどの研究開発を推進します。

実現をめざす新原理コンピューティング技術のイメージ画像

実現をめざす新原理コンピューティング技術

研究拠点

つくばセンター(中央)

所在地

〒305-8568 茨城県つくば市梅園1-1-1 中央第2
電話:029-861-5433 FAX:029-861-3432
新原理コンピューティング研究センターWEBサイト

 

プラットフォームフォトニクス研究センター

シリコンフォトニクスによる持続発展可能な「プラットフォーム」の創出

Society5.0を支える情報通信には、広域からチップ間までのあらゆる領域で大容量、省電力、低遅延、高セキュリティが求められています。フォトニクスはそのすべてにおいて優れていますが、仮想化が一層進む次世代情報基盤技術に適した新しいフォトニクス技術の創出が必要となっています。

プラットフォームフォトニクス研究センターでは、産総研が保有する世界最高峰のシリコンフォトニクス技術を発展させエコシステムを構築しながら、異種材料集積・大規模光チップ技術、光電子融合コパッケージ技術、大規模光スイッチシステム技術、光ネットワーク仮想化技術の研究開発を行います。これらの技術を中核にして、サイバーフィジカルシステムがフォトニクスを「プラットフォーム」として利活用できる技術の創出を目指します。

プラットフォームフォトニクス研究センターの研究イメージ画像

プラットフォームフォトニクス研究センターの研究概要図

研究拠点

つくばセンター(中央・西)

参画する技術研究組合

  • 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所(PETRA)

所在地

〒305-8568 茨城県つくば市梅園1-1-1 中央第2
電話:029-861-5254 FAX:029-861-5255

その他の研究推進組織

研究ラボ

オープンイノベーションラボラトリ

連携研究室(冠研究室・冠ラボ)

  • TEL-産総研先端材料・プロセス開発連携研究室
  • NEC-産総研量子活用テクノロジー連携研究ラボ
  • ジェイテクト-産総研スマートファクトリー連携研究ラボ

エレクトロニクス・製造領域研究戦略部

連絡先:エレクトロニクス・製造領域研究戦略部 研究企画室

メール:rpd-eleman-ml*aist.go.jp(*を@に変更して送信下さい。)
話:029-862-6592


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国立研究開発法人産業技術総合研究所